8.5. РАССОГЛАСОВАНИЕ ФАЗ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ВОЛН ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ. ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ

При нелинейно-оптическом взаимодействии под влиянием внешних факторов возможно рассогласование фаз взаимодействующих волн, т.е. появление или изменение Наиболее важными факторами, влияющими на изменение , следовательно, на интенсивность результирующего излучения, являются угловое отклонение от направления синхронизма частота (или длина волны X) накачки и температура Т. Представить связь с параметрами, характеризующими эти факторы, можно, обозначив физический параметр типа как , и записав изменение в виде ряда

Часто (для малых величин в выражении (8.55) можно ограничиться первой производной. В этом случае зависимость от утла, температуры и частоты имеет вид

Производные в (8.56) представляют собой коэффициенты, определяющие зависимости от угла, температуры и частоты. Обозначив эти коэффициенты как перепишем (8.56) в виде

Для характеристики влияния того или иного параметра на синхронизм используется полоса пропускания по данному параметру. Полоса пропускания определяется величиной параметра, приводящего в результате изменения синхронизма к уменьшению вдвое интенсивности результирующего излучения. Это соответствует равенству

Рис. 8.8. Возникновение при отклонении волновой нормали от направления синхронизма в оптически отрицательном кристалле

Полагая, что для величин параметров, приводящих к изменению результирующего излучения вдвое (полоса пропускания из (8.57) и (8.58) получим

Полоса пропускания по данному параметру определяет чувствительность среды к изменению данного параметра, и, следовательно, возможность использования нелинейной среды в условиях изменений того или иного параметра.

Влияние отклонения волновой нормали Две от направления синхронизма на интенсивность результирующего излучения рассмотрим на примере генерации оптических гармоник в оптически отрицательном кристалле. Отклонения волновой нормали от направления синхронизма приводит к рассогласованию фаз и появлению (рис. 8.8). Величину в зависимости от Две можно определить как

В правой части (8.62) от угла зависит только поэтому

Как видно из выражения (8.63), зависимость интенсивности генерации оптических гармоник от представляет собой серию максимумов. Основной максимум наблюдается в направлении синхронизма Остальные максимумы наблюдаются при условиях - целое число), т.е. при отклонениях от угла синхронизма, равных

Таким образом, направив излучение накачки в нелинейную среду под углом синхронизма, на выходе можно наблюдать излучение гармоники в виде серии концентрических овалов с ярким пятном в центре. Интенсивность наблюдаемых овалов быстро убывает при удалении от центра.

Изменение размеров поверхностей показателей преломления при изменении температуры приводит к изменению направления синхронизма. Если при данной температуре нелинейная среда расположена так, что волновые нормали волн накачки и результирующего излучения ориентированы в направлении синхронизма, то при изменении температуры появляется М, величину которого можно задать как

Производные показателей преломления по температуре можно получить, если известны температурные зависимости показателей преломления. Эти зависимости не описываются какими-либо простыми общими для всех кристаллов формулами. Для некоторых кристаллов зависимости экспериментально получены в виде многочленов, представляющих собой степенные ряды. Если такие зависимости для данного кристалла известны, то для этого кристалла, используя (8.65), можно получить зависимость Так же можно найти — если известна дисперсия показателей преломления,